GENEZA I GEOTECHNICZNE ASPEKTY WYSTĘPOWANIA GRUNTÓW ORGANICZNYCH W DOLINIE ODRY PRZYKŁAD SŁUBIC

Transkrypt

1 ÓRNICTWO I EOLOIA 2010 Tom 5 Zeszyt 4 Agnieszka ONTASZEWSKA Uniwersytet Zielonogórski ENEZA I EOTECHNICZNE ASEKTY WYSTĘOWANIA RUNTÓW ORANICZNYCH W DOLINIE ODRY RZYKŁAD SŁUBIC Streszczenie. Artykuł przedstawia kilkanaście miejsc z terenu centrum Słubic, gdzie stwierdzono występowanie gruntów organicznych. W literaturze oraz dokumentacjach geologicznych są one generalnie opisywane jako holoceńskie mady rzeczne. Szczegółowa analiza dostępnego materiału pozwala jednak postawić tezę, że niektóre z tych osadów są plejstoceńskie i mają genezę zastoiskową lub bagienną. Najgłębiej zalegające osady organiczne można przypisać do interglacjału eemskiego. ORIIN AND EOTECHNIC ASECTS OF ORANIC SOILS OCCURACE IN ODRA VALLEY IN SŁUBICE Summary. aper presents several point from Słubice city where organic soils were indentified. This soils are described usually as Holocene fen soil. Detailed analysis of geological data allows to state a thesis that some of this soil origin from leistocene and have other genesis. The deepest organic soil layer can be consider interglacial period. 1. Wprowadzenie Miasto Słubice w zdecydowanej większości (łącznie z centrum) znajduje się w obrębie doliny Odry. Jedynie najbardziej wschodnia część miasta położona jest na Wysoczyźnie Lubuskiej, która oddzielona jest od doliny Odry wyraźną krawędzią morfologiczną. W ostatnich kilku latach, wykonując badania geotechniczne oraz dokumentacje geologiczne autorka zetknęła się kilkakrotnie z problemami interpretacyjnymi gruntów organicznych, występujących praktycznie na całym obszarze Słubic. Ze względu na położenie miasta w dolinie dużej rzeki, płytko zalegające osady organiczne oraz gliniasto-ilaste często

2 106 A. ontaszewska są bezkrytycznie klasyfikowane jako holoceńskie mady rzeczne (osady facji powodziowej), nawet przy braku domieszki substancji organicznej. W niniejszym artykule przedstawiono kilkanaście wybranych obszarów z terenu Słubic, w których stwierdzono występowanie płytko zalegających osadów organicznych lub gliniasto-ilastych, zakwalifikowanych jako mady rzeczne. W kolejnych rozdziałach dokonano ich krytycznej analizy i przedstawiono model budowy geologicznej doliny Odry w Słubicach. 2. Zarys budowy geologicznej Miasto Słubice położone jest generalnie w dolinie Odry, lecz jego najbardziej wschodnia część leży na Wysoczyźnie Lubuskiej, wyraźnie oddzielonej od Odry. Dolina Odry ma charakter ściśle erozyjny. Zgeneralizowany przekrój przez podłoże Słubic pokazano na rys. 1. NW m n.p.m T DOLINA ODRY NN trzeciorzęd f. leszczyńska zl. wisły WYSOCZYZNA LUBUSKA interglacjał eemski interglacifaza zlodowacenie odry i warty interglacjał wielki f.poznańska zl. wisły SE Rys. 1. Budowa geologiczna okolic Słubic [5] Fig. 1. eological structure of Słubice [5] W podłożu Słubic znajdują się osady trzeciorzędowe zaburzone glacitektonicznie, jest to tzw. Łuk Słubic, który ma kontynuację po stronie niemieckiej [3,4]. Zaburzenia te nie są

3 eneza i występowanie gruntów organicznych widoczne w morfologii terenu. Strop trzeciorzędu w centrum Słubic znajduje się na rzędnej ok. 70 m n.p.m., natomiast po stronie niemieckiej znane są wychodnie trzeciorzędowych węgli brunatnych na powierzchni terenu. Według badań, prowadzonych ok. 15 k na północny wschód od Słubic [10], do serii zaburzonej glacitektonicznie należą także piaski i gliny zlodowacenia Sanu. ODRA Rys. 2. Mapa centrum Słubic. Zaznaczono miejsca badań. Litery odpowiadają poszczególnym punktom badań. Linią przerywaną zaznaczono zasięg występowania osadów zastoiskowych Fig. 2. Map of Słubice centre. Letters show point of investigations W okolicy Słubic, bezpośrednio w stropie zaburzonych osadów trzeciorzędowych zalegają piaski interglacjału wielkiego, a nad nimi gliny zlodowaceń środkowopolskich (Odry, Warty), lokalnie dwudzielne [2]. owyżej stwierdzono piaski pochodzące z interglacjału eemskiego, przewarstwione torfami i namułami. Miąższość osadów interglacjalnych wynosi od kilku do kilkunastu metrów. owyżej znajdują się gliny i piaski

4 108 A. ontaszewska związane ze zlodowaceniem Wisły (glacifaza leszczyńska i poznańska) oraz osady holoceńskie, związane z rzeką Odrą. 3. łytka budowa geologiczna W ramach wykonywania badań geologiczno-inżynierskich oraz geotechnicznych z reguły wykonuje się rozpoznanie budowy geologicznej do kilku, kilkunastu metrów. W przypadku Słubic badania te wykazują obecność gruntów słabonośnych: różnego typu gruntów pochodzenia organicznego, mad oraz miękkoplastycznych mułków. Sondowania bądź wiercenia są prowadzone do momentu osiągnięcia spągu gruntów słabonośnych. W podłożu stwierdzano zwykle od 1 do 3 warstw gruntów słabonośnych. W niniejszym artykule zacytowano kilkanaście stanowisk z terenu Słubic, gdzie dokumentacje wykazały obecność gruntów słabonośnych. Rozmieszczenie stanowisk pokazano na mapie, rys. 2, a ich syntetyczny opis w tab. 1. Wszystkie punkty znajdują się w obrębie tarasu zalewowego Odry, a rzędne terenu wynoszą ok m n.p.m. Tablica 1 Zestawienie stanowisk występowania gruntów słabonośnych, cytowanych w pracy stanowisko ulica warstwy słabonośne warstwa I warstwa II warstwa III A Rzepińska Nmg T (wysoko x (dwudzielne) rozłożony) B Rzepińska Nmg T (wysoko x (dwudzielne) rozłożony) C Wandy x p,, //d dwudzielne? D Chopina x p,, g dwudzielne? E Daszyńskiego Nm x x I+H (wysoko F Jagiełły Nmg x rozłożona substancja organiczna) Wojska olskiego x, //d x H Wojska olskiego x I, z T, Nm I Nocznickiego Nm x? J Asnyka Nm x x K Żeromskiego x I, x x brak osadów danej warstwy? zbyt płytkie wiercenia, aby przesądzały o braku danej warstwy

5 eneza i występowanie gruntów organicznych Jak już wspomniano, w dokumentacjach geotechnicznych i geologicznych wszelkie płytko występujące w dolinie Odry grunty organiczne oraz gliniasto-ilaste są zwyczajowo określane mianem mad rzecznych. Tymczasem grunty te są reprezentowane przez wiele różniących się znacznie od siebie typów gruntów, w tym grunty czysto mineralne, bez domieszek substancji organicznej. Rys. 3. rzekrój geologiczny z okolic ul. Rzepińskiej [1] Fig. 3. eological cross section (Rzepińska St.) [1] oddając dokładnej analizie profile i przekroje geologiczne wyróżniono trzy warstwy gruntów słabonośnych do głębokości m p.p.t.: warstwa I: osady pochodzenia organicznego, holoceńskie, facji powodziowej (mady rzeczne). W aspekcie geotechnicznym są to namuły oraz namuły gliniaste (rys. 3), niekiedy z widocznymi szczątkami organicznymi, barwy ciemnoszarej,

6 110 A. ontaszewska o charakterystycznym zapachu; z reguły zalega na rzędnych m n.p.m., tuż pod glebą, dość często usunięta i zastąpiona nasypami (rys. 4); warstwa II: osady pochodzenia zastoiskowego, plejstoceńskie, związane ze zlodowaceniem Wisły (mułki, rys. 4). W aspekcie geotechnicznym są to gliny pylaste, gliny piaszczyste, iły, najczęściej w stanach miękkoplastycznym i plastycznym. Często laminowane, niekiedy spotykano typowe iły warwowe, najczęściej szarej barwy, bez domieszek organicznych. Występują z reguły na głębokości m, często przewarstwione piaskami; warstwa III: osady pochodzenia organicznego, plejstoceńskie, bagienne lub rzeczne facji powodziowej (rys. 3). W aspekcie geotechnicznym są to namuły oraz torfy, z bardzo dobrze rozłożoną substancją roślinną, barwy ciemnoszarej lub czarnej. Określenie, z jaką warstwą mamy w danym przypadku do czynienia nie jest rzeczą łatwą, szczególnie w przypadku występowania tylko jednej warstwy osadów słabonośnych. Dodatkowym utrudnieniem jest fakt, że współczesne mady rzeczne występują na bardzo podobnych rzędnych, co plejstoceńskie osady zastoiskowe. Zawarte w artykule przekroje przedstawiają różne warianty występowania poszczególnych warstw. Na każdym z nich do poszczególnych warstw (I-III) przyporządkowano osady organiczne oraz gliniasto-ilaste. Rys. 4. rzekrój geologiczny z okolic ul. Chopina [1] Fig. 4. eological cross section (Chopina St.) [1] Tezę o zastoiskowym pochodzeniu glin i iłów (mułków) na terenie Słubic wysunęli Kotowski i Kraiński [7]. Jest ona oparta m.in. na następujących faktach:

7 eneza i występowanie gruntów organicznych osady te lokalnie charakteryzują się wyraźną laminacją (np. stanowisko przy ul. Wojska olskiego przekrój H H, rys. 6), osady te zawierają domieszkę substancji organicznej, lecz nie można ich zaliczyć do namułów lub torfów; domieszkę tę można tłumaczyć występowaniem interglacjalnych osadów organicznych w pobliżu zbiornika. Zakładając, że osady warstwy II mają genezę zastoiskową, zalegające poniżej grunty organiczne (torfy, namuły) należy uznać za osady interglacjału eemskiego. Za tą tezą przemawiają następujące fakty: wartości współczynnika prekonsolidacji (OCR) osadów organicznych mieszczą się w przedziale 0,8-5,4, co wskazuje, że w przeszłości geologicznej osady te były obciążone lądolodem wyklucza to ich holoceński wiek [8]; substancja organiczna, budująca torfy i namuły, jest bardzo dobrze rozłożona. onadto, zaprezentowany wcześniej schemat budowy geologicznej jest bardzo podobny do opisanego przez Urbańskiego i Winter [10] dla obszaru położonego kilkanaście km od Słubic, gdzie udokumentowano osady interglacjału eemskiego, m.in. analizami palinologicznymi. Rys. 5. rzekrój geologiczny z okolic ul. Jagiełły [1] Fig. 5. eological cross section (Jagiełły St.) [1]

8 112 A. ontaszewska Rys. 6. rzekrój geologiczny z okolic ul. Wojska olskiego [5] Fig. 6. eological cross section (Wojska olskiego St.) [5] m n.p.m nasypy mady rzeczne piaski rzeczne mady rzeczne piaski rzeczne piaski piaski rzeczne mułki zastoiskowe piaski torfy i namuły interglacjalne piaski Rys. 7. Schemat budowy geologicznej centrum Słubic Fig. 7. Scheme of geological structure of Słubice centre Sporym problemem interpretacyjnym jest fakt, że osady warstw I oraz II występują na podobnych rzędnych. Wydaje się, że może to być tłumaczone erozyjną działalnością Odry. Osady zastoiskowe (podobnie jak gliny zlodowacenia Wisły) zostały wyerodowane w obrębie doliny rzecznej. W centrum miasta pozostał jedynie fragment ( ostaniec ) obszaru,

9 eneza i występowanie gruntów organicznych z zachowanymi osadami zastoiskowymi. Ich zasięg pokazano orientacyjnie na mapie (rys. 2). Obszar osadów zastoiskowych jest kontynuowany na północ, poza obszar opisywany w niniejszym artykule. W dolinach, otaczających ten ostaniec od południa, wschodu i zachodu następowała sedymentacja rzeczno-bagienna, której efektem są m.in. organiczne namuły, zaliczone do warstwy I. Jedynie osady tej warstwy można prawidłowo nazwać madami rzecznymi. Schemat budowy geologicznej centrum Słubic pokazano na rys. 7. Należy także stwierdzić, że istnieją kontrargumenty dla podanego powyżej schematu. Osady gliniasto-ilaste uznane zastały przez Kraińskiego i Kotowskiego za zastoiskowe [5,6,8], głównie ze względu na widoczne warstwowanie oraz niską zawartość substancji organicznej. Tymczasem mady rzeczne także dość często charakteryzują się laminacją i niską zawartością substancji organicznej [9]. Tablica 2 Wartości średnie oraz zakresy (w nawiasach) podstawowych parametrów geotechnicznych gruntów słabonośnych ze Słubic oraz holoceńskich mad rzecznych z dolin Wisły i Bugu torfy namuły gliny iły mady parametr jednostka interglacjalne interglacjalne zastoiskowe zastoiskowe rzeczne wg [6] wg [6] wg [7] wg [7] wg [9] wilgotność % (24-37) 42 (25-58) (2-58) zawartość substancji organicznej % 47,6 24,8 (0-3) spójność ka (10-36) 10 (5-40) kąt tarcia wewn. º 2,5 2,5 5 (3-8) 3,5 (1,5-6) gęstość objętościowa g/cm 3 0,93 1,28 (1,46-2,05) 4. Aspekty geotechniczne Wszystkie warstwy gruntów organicznych i gliniasto-ilastych w poprzednim rozdziale należy uznać za tzw. grunty słabe. Dokładną charakterystykę geotechniczną wybranych stanowisk można znaleźć w pracach Kotowskiego i Kraińskiego [6,7,8]. Najbardziej niekorzystnymi parametrami cechują się warstwy I oraz II (czyli warstwy o najwyższej zawartości substancji organicznej). Natomiast parametry warstwy II są dość zmienne i zależne od stanu gruntów. Z reguły jest to stan miękkoplastyczny (I L >0,5), spowodowany płytko występującą wodą gruntową. W tab. 2 podano podstawowe parametry geotechniczne omawianych gruntów słabonośnych.

10 114 A. ontaszewska 5. Wnioski W niniejszym artykule przedstawiono argumenty przemawiające za interglacjalną genezą namułów i torfów, znajdujących się w podłożu centrum Słubic. Niektóre z nich są jednak dyskusyjne i nie można ich jednoznacznie rozstrzygnąć. Jedynie wykonanie analizy palinologicznej gruntów uznanych za interglacjalne pozwoli ostatecznie rozwiązać ten problem interpretacyjny. BIBLIORAFIA 1. ontaszewska A.: Dokumentacje geotechniczne z terenu Słubic, lata Jezierski J.: Zjawiska glacitektoniczne kształtujące podłoże osadów czwartorzędowych południowo zachodniej części Ziemi Lubuskiej (na tle stratygrafii czwartorzędu tego obszaru), VIth lacitectonics Symposium, Wyd. Uczelniane WSI, Zielona óra Keilhack v. K., Linstow v. O.: Erläterungen zur Blatt Frankfurt a.o., Lfg. 239, Berlin Kotowski J., Kraiński A.: Zaburzenia glacitektoniczne wzdłuż doliny Nysy Łużyckiej i Odry na odcinku Sanice Kostrzyn, VIth lacitectonics Symposium, Wyd. Uczelniane WSI, Zielona óra Kotowski J., Kraiński A.: Budowa geologiczna Doliny Odry w Słubicach, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, nr 121, Zielona óra Kotowski J., Kraiński A.: Charakterystyka geotechniczna gruntów organicznych (interglacjału eemskiego) ze Słubic, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, nr 121, Zielona óra Kotowski J., Kraiński A.: Wybrane zagadnienia geotechniczne gruntów ze Słubic, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, nr 121, Zielona óra Kotowski J., Kraiński A.: Współczynnik prekonsolidacji w gruntach organicznych w Słubicach, Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, nr 121, Zielona óra Myślińska E.: Laboratoryjne badania gruntów, WN, Warszawa Urbański K., Winter H.: Stanowisko interglacjału eemskiego w Radówku (ojezierze Lubuskie) i jego implikacje dla litostratygrafii glin zwałowych, rzegląd eologiczny, Vol. 53, nr 5, Recenzent: Dr hab. Krzysztof Labus, prof. nzw. w ol. Śl.